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STEM
小小天文台工程
STEM Sir 2019-04-30 16:33:59

香港天文台每時每刻在不地區收集有關天文的不同數據,對天氣變化進行觀察、分析及預測,把資料整合後就向市民發放天氣報告,供大眾安排戶外活動時作參考之用。

為什麼是天氣數據?

一般天文台都會收集的當地的天氣數據,數據包括:溫度、濕度、風速、光度及水位等資訊,溫度是表示物體冷熱程度的物理量,溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量,而用來量度物體溫度數值的標尺叫溫標,常用的有攝氏溫標 (°C)和華氏溫標 (°F)。

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濕度是空氣中水蒸氣的含量,會以百分比 (%) 來作為單位。風速是指空氣相對於某一固定地點的運動速率,量度單位會以米每秒 (m/s) 或公里每小時 (km/h)。光度也指發光強度,即表示光源給定方向上單位立體角內發光強弱程度的物理量,單位為燭光 (cd)。

天氣數據有什麼用途?

不同的天氣數據一直都影響我們的日常生活,溫度數據會影響大家出外時選擇穿著什麼衣服,在溫度高的天氣下就會選擇短袖或質料較薄的服裝,而在溫度低的天氣下就會選擇長袖或質料較厚的服裝。

在濕度高的天氣下,會影響衣服晾乾的速度,會花較多時間;而在濕度較低的環境下,衣服晾乾的時間較短。在濕度高的環境下,細菌也會變得容易滋生,有呼吸系統疾病的人就儘量減少外出。

天氣數據或會預測到不同的熱帶氣旋侵港的移動路徑,可讓市民做好預防措施及更改活動安排。

收集天氣數據的不同工具

傳統收集天氣數據的是需要不同的工具,量度溫度會利用溫度計,量度濕度就要使用濕度計,以於測量風速要用風速計,而量度光度就需要用到測光儀,量度水位則利用量杯。

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傳統的測量工具是需要用人眼觀察來閱讀數據,並要手抄記錄下來。隨著電子科技的發展,不同類型的電子感應器相繼出現,所量度的數據就能夠直接讀取、記錄及使用,只要把數據傳送到電腦再配合編程,便能夠直接進行天氣分析。

自製小型天文台

只要利用溫度濕度感應器、光度感應器、紅外線感應器及水位高度感應器接駁ObjectBlocks、Arduin的電腦板,就能夠記錄及分析數據自製小型天文台。

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小型天文台更裝有不同的摩打伺服器,負責控制轉動板顯示實時狀態,加上安裝了電子顯示屏實時顯示溫度和濕度的數據。

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而接連了不同顏色的LED燈配合編程就能顯示不同程度的風速,電腦板又能把不同時段的數據收集並傳送上雲端,令小型天文台能夠在課堂中展示及用於教學。

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由於能夠利用雲端收集天氣數據,只要在學校不同位置放置小型天文台,進行天氣數據的收集,學生就能夠利用學校大數據進行分析,利用物聯網及智能家居的概念控制不同電器的使用時間,有助替學校想出不同的節能方案。

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利用小型天文台培育學生建立整合數據資源的能力,除了能夠學習課堂書本中的知識外,又能動手做接駁不同感應器、電腦板及其他輸出裝置,再配合編程,正是鍛鍊學生建構「超架構組織」的能力以應付未來工作需要。

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